通过增材制造技术生产的可生物降解元件可靠性的比较研究
Amged ElHassan1, Waleed Ahmed2, Essam Zaneldin3
1Mechanical and Aerospace Engineering Department, College of Engineering, UAE University, Al Ain P.O. Box 15551, United Arab Emirates.
Polymers
|March 13, 2024
概括
3D打印可生物降解部件的缺陷显著降低了完整性. 有限元分析和实验表明,应力集中在外表面,开始故障,无论角.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 3D打印的部件容易出现影响结构完整性的缺陷.
- 像PLA这样的生物降解材料越来越多地用于3D打印.
- 了解缺陷影响对于可靠的增材制造至关重要.
研究的目的:
- 调查缺陷对3D打印可生物降解部件机械完整性的影响.
- 将实验结果与有限元素分析 (FEA) 模拟进行比较.
- 分析完整和有缺陷的3D打印样本中的应力分布.
主要方法:
- 使用线性弹性有限元素方法 (FEM) 进行数值模拟.
- 使用可生物降解PLA的开源3D打印机制造的狗骨拉伸试验样本.
- 使用计算机辅助设计和切片软件进行了整合缺陷,测试了三种形角度.
主要成果:
- 带有零度格子方向的完整样本表现出最高的故障阻力和最小的延伸.
- 缺陷始终降低了样品完整性,反映了在完整样品中观察到的趋势.
- 在外表面,FEA揭示了更高的Principal,Max shear和Von Mises应力,这表明故障开始在那里.
结论:
- 缺陷严重损害了3D打印可生物降解部件的完整性.
- 外表面的应力度是导致故障发生的主要因素.
- FEA为3D打印组件中缺陷诱导的机械行为提供了宝贵的见解.


